质量集中有限体积法求解非均质多孔介质非饱和水流问题

本文主要探讨了"求解非均质多孔介质中非饱和水流问题的质量集中有限体积法"，由贺新光和任理两位学者合作完成。他们的研究工作受到了高等学校博士学科点专项科研基金、国家自然科学基金重点项目以及湖南师范大学青年优秀人才培养计划的支持。贺新光博士作为主要贡献者，他的专业领域是土壤物理学，E-mail地址为xinguanghe@163.com。 文章的核心内容是针对非均质多孔介质中复杂的非饱和水流问题，提出了一个创新的求解策略——质量集中有限体积元法（LMFVM）。这种方法强调局部质量守恒，这是区别于传统方法的关键特性。传统方法在处理全离散格式时，尤其是在每个时间步的迭代过程中，可能会遇到收敛速度较慢的问题。为解决这一挑战，作者引入了矩阵限制和延拓的多重网格加速技术，通过构建多级网格算法，显著提升了迭代过程的效率，加速了问题的求解。 数值实验部分，研究者选择水力参数随机且遵循对数正态分布的非饱和水流问题进行测试，结果显示，相较于只具备全局质量守恒性的传统方法，LMFVM在计算精度和全局质量平衡误差方面表现更优。这证明了他们提出的LMFVM方法在实际应用中的有效性与准确性。 这篇首发论文提供了非均质多孔介质中非饱和水流问题的一种高效求解工具，不仅保持了质量和能量的局部守恒，而且通过多重网格技术优化了迭代性能。这对于理解和预测土壤水文过程，特别是在复杂地质条件下，具有重要的理论价值和实际应用前景。